一种撬装式压缩空气与过热蒸汽耦合的蒸汽注入装备的制作方法

本发明涉及土壤修复，具体涉及一种撬装式压缩空气与过热蒸汽耦合的蒸汽注入装备。

背景技术：

1、近年来，随着我国城市化进程的加快和产业结构的进一步调整促使了传统工业企业的改型，使得城市内及周边区域出现大量的工业遗留污染场地。同时有机化合物作为生产原料、产品或中间产物，在化工、金属冶炼、石油加工等多类行业中均涉及，它们在生产、运输和储藏过程中泄漏至土壤，造成土壤污染，因此有机污染物是我国工业污染场地污染土壤中的主要污染物类型之一，典型有机污染物包括苯系物、多环芳烃、持久性有机污染物、氯代烃等。

2、现阶段，针对不同的污染场地，需根据现场的污染情况进行综合分析，采用不同的土壤修复路线。目前关于土壤挥发性/半挥发性有机污染类的场地修复包括原位热脱附、移位热脱附、气相抽提、淋洗和填埋等多种，其中气相抽提技术运行周期长，原位热脱附运行成本较高，焚烧和填埋技术存在二次污染，成本较高且处理量较少等弊端。所以，传统的单一修复技术污染不能满足各种污染场地。

3、随着土壤修复技术不断更新迭代，蒸汽注入技术开始得到使用并得到了行业专家的认可。该技术通常耦合原位热脱附、多相抽提技术联动使用。使用原位热脱附技术对土壤进行加热，将土壤加热到设定温度，同时将蒸汽注入到土壤中，使用蒸汽作为热量载体，将原位热脱附产生的热量在土壤中扩散，已达到强化抽提的效果。相对于原位热脱附耦合多相抽提技术，蒸汽注入技术耦合原位热脱附及多相抽提技术作用范围更大，修复周期更短，系统能耗更低。但在使用过程中也存在一些问题，具体如下：1)传统的蒸汽注入装备产生的蒸汽为饱和蒸汽，需将产生的蒸汽通过管道输送到注入井内，但是在蒸汽输送的过程中会损失大量的热量，饱和蒸汽损失热量后会产生大量的冷凝水，冷凝后蒸汽压也随之降低，降压后的蒸汽打不到预期的渗透效果，严重制约了该技术的广泛应用；2)对于不同的污染场地，土壤的渗透能力不一，故要求注入井的蒸汽注入压力不一，传统的蒸汽注入装备仅能够实现注入蒸汽，功能单一，应用工况较少；3)传统的蒸汽注入装备各个模块需要现场组装，不方便操作及现场安装，同时现场安装过程中工作量大；4)由于装备现场安装，系统无法对所有的模块进行系统性的监控，无法自动完成注射管道的压力自动调节与时间间隔调节。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种撬装式压缩空气与过热蒸汽耦合的蒸汽注入装备，该装备撬装集成设计，且可根据实际工况需求，向注入井内提供多种注射介质，同时可通过控制系统根据设定的注射时间与间隔时间实现对蒸汽的精准控制。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种撬装式压缩空气与过热蒸汽耦合的蒸汽注入装备，包括供水泵、蒸汽发生器、蒸汽缓冲罐、空气压缩机、气体缓冲罐和注射管道，所述供水泵的进口与外部供水管道连通，其出口依次与所述的蒸汽发生器和蒸汽缓冲罐串联，用于将泵送到所述蒸汽发生器内的水变成蒸汽后通入所述蒸汽缓冲罐，所述空气压缩机依次与所述的气体缓冲罐和蒸汽缓冲罐串联，用于将压缩后的外部空气通过所述气体缓冲罐缓存后通入所述蒸汽缓冲罐，用于对所述蒸汽缓冲罐内的蒸汽进行混合和增压；所述蒸汽缓冲罐的出口通过所述注射管道与外部注入井连通，用于将高压蒸汽注入到污染土壤中。

4、所述装备还包括过热器，所述过热器设置在所述蒸汽缓冲罐出口与所述注射管道入口之间，用于将高压蒸汽加热成高压过热蒸汽或对压缩空气进行加热。

5、所述注射管道包括并联设置的n个，其中n≥2，每个所述注射管道分别与一个所述注入井相对应。

6、所述蒸汽发生器的出气管路上设有带有压力、温度补偿的第一流量计，用于实时监测流出所述蒸汽发生器的蒸汽流量、温度以及压力；所述气体缓冲罐的出气管路上设有第二流量计，用于实时监测流出所述气体缓冲罐的压缩空气流量。

7、所述气体缓冲罐的出气管路上还设有调节阀，所述调节阀靠近所述气体缓冲罐设置，用于调节进入所述蒸汽缓冲罐的蒸汽流量与压缩空气流量的比例。

8、每个所述注射管道上均设有电磁阀、第三流量计、压力传感器和温度传感器，用于实时监测注入到污染土壤中的气体的状态及控制所述注射管道的开闭。

9、所述装备还设有控制系统，所述控制系统分别通过控制线缆与所述的第一流量计、第二流量计、调节阀，以及每个所述注射管道上的所述电磁阀、第三流量计、压力传感器和温度传感器电性连接，用于控制所述调节阀的开度和所述电磁阀的开闭。

10、所述装备为成套撬装设备，所述的供水泵、蒸汽发生器、蒸汽缓冲罐、气体缓冲罐、空气压缩机、控制系统、过热器、第一流量计、第二流量计、调节阀，以及每个所述注射管道上的电磁阀、第三流量计、压力传感器和温度传感器均设置在集装箱内。

11、本发明技术方案，具有如下优点：

12、a、本发明提供的撬装式压缩空气与过热蒸汽耦合的蒸汽注入装备，可根据实际工况，向注入井内提供多种注射介质，具备多种功能。可为注入井提供饱和蒸汽；也可对饱和蒸汽进行二次加热，产生过热蒸汽注射到注入井中；也可以为注入井提供压缩空气起到曝气的作用；也可对压缩空气进行加热，加热后注入到注入井中；同时也可以为注入井提供蒸汽与空气的混合气体，功能更加全面，适用工况更多。

13、b、本发明可对蒸汽进行二次加热，形成过热蒸汽，以确保蒸汽抵达注入井时不会冷凝。

14、c、本发明可提供压缩空气与蒸汽的混合气体，混合比例可通过控制系统任意调节。另外，在每个注射管道上设置了电磁阀、流量计、温度变送器、压力变送器，结合控制系统可实现压力自动调节，也可根据时间间隔进行自动控制，工作过程中无需人工操作。

技术特征：

1.一种撬装式压缩空气与过热蒸汽耦合的蒸汽注入装备，其特征在于，包括供水泵(2)、蒸汽发生器(3)、蒸汽缓冲罐(4)、空气压缩机(6)、气体缓冲罐(5)和注射管道(9)，所述供水泵(2)的进口与外部供水管道(1)连通，其出口依次与所述的蒸汽发生器(3)和蒸汽缓冲罐(4)串联，用于将泵送到所述蒸汽发生器(3)内的水变成蒸汽后通入所述蒸汽缓冲罐(4)，所述空气压缩机(6)依次与所述的气体缓冲罐(5)和蒸汽缓冲罐(4)串联，用于将压缩后的外部空气通过所述气体缓冲罐(5)缓存后通入所述蒸汽缓冲罐(4)，用于对所述蒸汽缓冲罐(4)内的蒸汽进行混合和增压；所述蒸汽缓冲罐(4)的出口通过所述注射管道(9)与外部注入井(10)连通，用于将高压蒸汽注入到污染土壤中。

2.根据权利要求1所述的撬装式压缩空气与过热蒸汽耦合的蒸汽注入装备，其特征在于，所述装备还包括过热器(8)，所述过热器(8)设置在所述蒸汽缓冲罐(4)出口与所述注射管道(9)入口之间，用于将高压蒸汽加热成高压过热蒸汽或对压缩空气进行加热。

3.根据权利要求2所述的撬装式压缩空气与过热蒸汽耦合的蒸汽注入装备，其特征在于，所述注射管道(9)包括并联设置的n个，其中n≥2，每个所述注射管道(9)分别与一个所述注入井(10)相对应。

4.根据权利要求3所述的撬装式压缩空气与过热蒸汽耦合的蒸汽注入装备，其特征在于，所述蒸汽发生器(3)的出气管路上设有带有压力、温度补偿的第一流量计(20)，用于实时监测流出所述蒸汽发生器(3)的蒸汽流量、温度以及压力；所述气体缓冲罐(5)的出气管路上设有第二流量计(30)，用于实时监测流出所述气体缓冲罐(5)的压缩空气流量。

5.根据权利要求4所述的撬装式压缩空气与过热蒸汽耦合的蒸汽注入装备，其特征在于，所述气体缓冲罐(5)的出气管路上还设有调节阀(40)，所述调节阀(40)靠近所述气体缓冲罐(5)设置，用于调节进入所述蒸汽缓冲罐(4)的蒸汽流量与压缩空气流量的比例。

6.根据权利要求5所述的撬装式压缩空气与过热蒸汽耦合的蒸汽注入装备，其特征在于，每个所述注射管道(9)上均设有电磁阀(91)、第三流量计(92)、压力传感器(93)和温度传感器(94)，用于实时监测注入到污染土壤中的气体的状态及控制所述注射管道(9)的开闭。

7.根据权利要求6所述的撬装式压缩空气与过热蒸汽耦合的蒸汽注入装备，其特征在于，所述装备还设有控制系统(7)，所述控制系统(7)分别通过控制线缆与所述的第一流量计(20)、第二流量计(30)、调节阀(40)，以及每个所述注射管道(9)上的所述电磁阀(91)、第三流量计(92)、压力传感器(93)和温度传感器(94)电性连接，用于控制所述调节阀(40)的开度和所述电磁阀(91)的开闭。

8.根据权利要求7所述的撬装式压缩空气与过热蒸汽耦合的蒸汽注入装备，其特征在于，所述装备为成套撬装设备，所述的供水泵(2)、蒸汽发生器(3)、蒸汽缓冲罐(4)、气体缓冲罐(5)、空气压缩机(6)、控制系统(7)、过热器(8)、第一流量计(20)、第二流量计(30)、调节阀(40)，以及每个所述注射管道(9)上的电磁阀(91)、第三流量计(92)、压力传感器(93)和温度传感器(94)均设置在集装箱(50)内。

技术总结
本发明公开了一种撬装式压缩空气与过热蒸汽耦合的蒸汽注入装备，包括供水泵、蒸汽发生器、蒸汽缓冲罐，空气压缩机、气体缓冲罐、过热器、控制系统和注射管道，利用供水泵将水压入蒸汽发生器内并产生饱和蒸汽，通过计量后进入蒸汽缓冲罐进行缓冲，空气压缩机产生压缩空气，通过气体缓冲罐进行缓冲并计量后在蒸汽缓冲罐中混合，混合比例可根据控制系统自动调节，混合后进入过热器进行二次加热，最终通过注射管道注入到注入井中。本发明撬装集成设计，且可根据实际工况需求，向注入井内提供多种注射介质，同时可通过注射管道上设置的电磁阀、流量计、温度变送器和压力变送器，借助控制系统根据设定的注射时间与间隔时间实现对蒸汽的精准控制。

技术研发人员：叶渊,朱焰,徐国卫,陈默,王乾锁,李彦希,朱齐民
受保护的技术使用者：森特士兴集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13